現(xiàn)代CMM不僅能在計(jì)算機(jī)控制下完成各種復(fù)雜測(cè)量，而且還可以通過(guò)與數(shù)控機(jī)床交換信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)加工的控制，并且還能夠根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)逆向工程。目前，CMM 已廣泛用于機(jī)械制造業(yè)、汽車(chē)工業(yè)、電子工業(yè)、航空航天工業(yè)和國(guó)防工業(yè)等各部門(mén)，成為現(xiàn)代工業(yè)檢測(cè)和質(zhì)量控制不可缺少的萬(wàn)能測(cè)量設(shè)備。

　　由于它通用性強(qiáng)，測(cè)量范圍大，精度高，效率高，性能好，能與柔性制造系統(tǒng)相連接，已成為一類(lèi)大型精密儀器，故有'測(cè)量中心”之稱(chēng)。

　　在高精度測(cè)量領(lǐng)域，德國(guó)卡爾?蔡司(Carl Zeiss)公司的CONTURA 產(chǎn)品(如圖所示)以其在硬件和軟件配置上具有的優(yōu)勢(shì)，使得連續(xù)掃描測(cè)量和逆向工程測(cè)量滿足精密測(cè)量的要求。

　　德國(guó)ZEISS蔡司CONTURA系列三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)

　　三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的基本工作原理

　　幾何量測(cè)量是以點(diǎn)的坐標(biāo)位置為基礎(chǔ)的，它分為一維、二維和三維測(cè)量。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的基本原理是將被測(cè)零件放入它容許的測(cè)量空間，精密地測(cè)出被測(cè)零件在 X、Y、Z 三個(gè)坐標(biāo)位置的數(shù)值，根據(jù)這些點(diǎn)的數(shù)值經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理，擬合形成測(cè)量元素，如圓、球、圓柱、圓錐、曲面等，經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算得出形狀、位置公差及其他幾何量數(shù)據(jù)。

　　CONTURA RDS三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的組成和特性

　　1)測(cè)頭系統(tǒng)：

　　測(cè)頭系統(tǒng)包括探頭、吸盤(pán)、探針、讀數(shù)頭、光柵尺。

　　2)硬件控制系統(tǒng)：

　　C99 控制柜，具備計(jì)算機(jī)輔助誤差修正功能，可對(duì) CMM 和傳感器做實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)修正，得到精度的結(jié)果。

　　電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括電機(jī)、摩擦滾、鋼帶、皮帶、氣墊(氣浮軸承)、氣管、過(guò)濾器、氣壓表、調(diào)壓閥。

　　3) 其它機(jī)械部件

　　包括花崗巖臺(tái)面、三軸導(dǎo)軌、減震墊、支撐基架、Z 軸平衡氣缸、電磁閥等。

　　數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)(CALYPSO 測(cè)量軟件)，利用該軟件，可把 CAD 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成測(cè)量程序，從而獲得準(zhǔn)確無(wú)誤的檢測(cè)方案。

　　三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)在精密檢測(cè)中的應(yīng)用

　　目前利用 CONTURA RDS 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，對(duì)下圖所示工件的開(kāi)有多條狹縫的表面進(jìn)行了平面度的幾何測(cè)量。

　　測(cè)量程序的編制利用了Calypso測(cè)量軟件強(qiáng)大的開(kāi)放式脫機(jī)編程功能，這種編程方法的好處一是只要將設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)的CAD圖紙文件直接輸入到測(cè)量軟件中，就可以進(jìn)行編程。不必等工件加工完成后才可以進(jìn)行程序測(cè)量，可大大提高工作效率。第二是在程序編制完成之后，可以在CAD環(huán)境中直接調(diào)用程序進(jìn)行模擬測(cè)量，對(duì)程序進(jìn)行驗(yàn)證，找出運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤測(cè)量路徑和采點(diǎn)，同時(shí)對(duì)程序進(jìn)行修正，將實(shí)際測(cè)量中可能出現(xiàn)的問(wèn)題降到 低，保證了測(cè)量過(guò)程中的安全性。

　　脫機(jī)編程時(shí)測(cè)量軟件應(yīng)設(shè)置為脫機(jī)工作模式。首先將預(yù)先在CAD環(huán)境下建立的模型直接導(dǎo)入測(cè)量軟件中(如下圖)。該測(cè)量軟件采用了圖形化可視界面，簡(jiǎn)明易用，包含了基本的CAD功能，如放大、縮小、平移、旋轉(zhuǎn)、著色(陰影)等功能，軟件的直接的CAD接口，適用于所有重要的CAD格式，不會(huì)導(dǎo)致公差問(wèn)題及精度的損失。

　　第二步建立工件坐標(biāo)系開(kāi)始測(cè)量。坐標(biāo)系的建立采用常用的面線點(diǎn)(3-2-1)方式，然后選擇平面(Plane)測(cè)量元素，雙擊該平面元素，對(duì)其中測(cè)量策略進(jìn)行設(shè)置。由于待測(cè)平面比較特殊，上面并列有多條狹縫，而正因?yàn)槿绱瞬胖率蛊矫娑瘸畲嬖诳赡苄?。為了得到全面的測(cè)量結(jié)果，根據(jù)廣度均分的原則將測(cè)量路徑選擇為多義線(Polyline)，這樣使采集到的點(diǎn)盡可能的覆蓋到整個(gè)平面上。使用鼠標(biāo)在工件模型上點(diǎn)擊所要采點(diǎn)的位置，此時(shí)工件模型上會(huì)顯示所采點(diǎn)的位置及其矢量方向。根據(jù)所測(cè)量的幾何要素的需要，可進(jìn)行多次采點(diǎn)。當(dāng)采夠所需要的點(diǎn)數(shù)后再在采點(diǎn)窗口中點(diǎn)確定，系統(tǒng)將會(huì)驅(qū)動(dòng)虛擬測(cè)頭進(jìn)行采點(diǎn)，并擬合出要測(cè)的幾何元素及其圖形。多義線測(cè)量界面如下圖所示。

　　下一步應(yīng)對(duì)測(cè)量路徑多義線再進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)置，其中包括分別根據(jù)實(shí)際情況對(duì)探針?biāo)俣纫约安杉狞c(diǎn)的個(gè)數(shù)的設(shè)定，接著應(yīng)修改平面元素的評(píng)價(jià)方法，設(shè)置為 小二乘法并選擇去除粗大誤差，確定即可。

　　元素測(cè)量完成后，應(yīng)對(duì)測(cè)量幾何平面度進(jìn)行評(píng)價(jià)。在菜單中選擇形狀和位置公差中的平面度，然后雙擊該平面度圖標(biāo)，選擇測(cè)量完的平面元素，輸入設(shè)計(jì)公差數(shù)值確定完成。平面度評(píng)價(jià)界面如上圖所示。

　　在測(cè)量程序自動(dòng)運(yùn)行之前，為了防止在實(shí)際測(cè)量中發(fā)生探針與待測(cè)工件意外碰撞應(yīng)設(shè)置安全平面，如下圖所示。

　　后將編制完成的測(cè)量程序保存，通過(guò)聯(lián)機(jī)實(shí)際測(cè)量，得到如下圖的平面度測(cè)量的結(jié)果報(bào)告。從報(bào)告中可以直觀的得到相關(guān)的測(cè)量元素和坐標(biāo)數(shù)值及所有測(cè)量數(shù)據(jù)。用戶可根據(jù)需要給出實(shí)際尺寸、公差值、與理論值的偏差、超差情況等詳細(xì)的信息，對(duì)報(bào)告頭自己定義，保存后可隨時(shí)調(diào)看。

　　通過(guò)利用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)在對(duì)工件的測(cè)量應(yīng)用中，高效率采集到了大量 、詳細(xì)的測(cè)量數(shù)據(jù)，完成了以前用其它測(cè)量工件平面度量具(如刀口尺等)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能，三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)具備了高精度高柔性以及優(yōu)異的數(shù)字化能力。在高質(zhì)量產(chǎn)品的制造中使用精密的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)可減少測(cè)量誤差，保證產(chǎn)品的精度和質(zhì)量，滿足設(shè)計(jì)與制造的需要， 加深理解并更好地掌握其工作原理和性能對(duì)完成并拓展裝備研制中精密零部件的質(zhì)量檢驗(yàn)必將發(fā)揮重大的作用。

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